3D Realms wurde als Entwicklungsabteilung von Apogee im Juli 1994 gegründet. Hauptaugenmerk war die Entwicklung von 3D Spielen, hauptsächlich Ego-Shooter, das Genre, das damals das größte Wachstum vorweisen konnte.

Das erste Spiel war Terminal Velocity (1995), welches man in Zusammenarbeit mit Terminal Reality entwickelte. Diese Firma bestand aus ehemaligen Mitarbeitern des Microsoft Flugsimulators. Ähnlich wie Descent, war es ein 3D Arcadespiel, bei dem man mit einem Raumschiff über Planeten flog und feindliche Raumschiffe und Gebäude zerstörte. Es überzeugte vor allem durch die Grafik und die immense Geschwindigkeit, die vor allem in den engen Tunneln zur Geltung kam. Bis heute ist Terminal Velocity das einzige Sharewarespiel, das es auf das Cover eines Spielemagazins (Computer Game Player) schaffte.

1996 erfolgte die Veröffentlichung von Duke Nukem 3D für den PC. Es nutzte die von Ken Silverman entwickelte Build Engine, welche bis heute die meistgenutzte 3D Engine ist. Duke Nukem war 1996 das 4.meistverkaufte Computerspiel.

Zur gleichen Zeit entwickelte 3D Realms einen weiteren Ego-Shooter, bei welchem dem Team scheinbar die Zeit ausging. Man verkaufte alles an Monolith, die das Spiel fertig stellten und es mit dem Namen Blood veröffentlichten. Auch dieses nutzte die Build Engine und in einem Level taucht sogar Duke Nukem auf.

Am 13. Mai 1997 wurde Shadow Warrior veröffentlicht, auch dieses Spiel basierte auf der Build Engine, allerdings überarbeitete man sie. So wurden Voxel statt Sprites für die Waffen benutzt und das Wasser war durchsichtig. Mit der Hauptfigur, Lo Wang, versuchte man neben Duke Nukem einen weiteren Star zu etablieren, was aber misslang. Trotzdem erschienen noch 3 Addons und sogar 2 Bücher rund um das Spiel.

Nach dem mit Stargunner 1996 das letzte Spiel erschien, ging Apogee vollständig in 3D Realms über. 3D Realms hat seitdem einige Spiele, wie eben Stargunner oder Bio Menace, als Freeware freigegeben, während andere nach wie vor in ihrem Shop verkauft werden.

Seit 1997 arbeitet man an einem Nachfolger zu Duke Nukem, genannt Duke Nukem Forever, dessen Veröffentlichung noch aus steht. Trotzdem verkaufte man die Lizenz recht großzügig an andere Hersteller, die fortan Duke Nukem Spiele für Konsolen veröffentlichten.

Ebenfalls im Jahr 1997 trat man mit Remedy Entertainment in Kontakt. Beide Firmen arbeiteten zusammen an einem Spiel, das im August 2001 erschien: Max Payne.

1998 wurde 3D Realms ein gleichberechtigter Partner bei Gathering of Developers. 1999 wurde GoD dann bereits von Take 2 aufgekauft.

2003 arbeitete man wieder mit Remedy zusammen, dieses Mal an Max Payne 2.

Bereits 1995 begann die Entwicklung von Prey. Dieses Spiel sollte ursprünglich dann später zeitgleich mit Duke Nukem Forever erscheinen. Aber ähnlich letztgenanntes, kam das Spiel nicht wirklich voran. Obwohl 3D Realms sogar schon die deutsche Industrial Band KMFDM für den Soundtrack beauftragte, wurde das Spiel 1999 offiziell eingestellt. Erst im Jahr 2001 wurde das Spiel wieder ausgegraben. Später lizenzierte man die Doom 3 Engine und beauftragte Human Head Studios mit der Entwicklung auf Basis der Ursprungsidee von 1995. 3D Realms tritt bei diesem Spiel natürlich als Publisher auf.

Veröffentlichte Spiele:

1996: Duke Nukem 3D
1997: Shadow Warrior
?: Duke Nukem Forever

Als Publisher:
1995: Terminal Velocity
1997 - Duke Nukem 3D MP #1: Duke it out in D.C. - Sunstorm Interactive/Wizard Works
1997 - Duke Nukem 3D MP #2: Nuclear Winter - Sunstorm Interactive/Wizard Works
1997 - Duke Nukem 3D MP #3: Duke Caribbean: Life's a Beach - Sunstorm Interactive/Wizard Works
1997 - Duke Nukem 64 - Eurocom
1997 - Duke Nukem: Total Meltdown - Aardvark Software
1998 - Duke Nukem: Time to Kill - n-Space Inc.
1999 - Duke Nukem: Zero Hour - Eurocom
1999 - Duke Nukem (Game Boy Color) - Torus Games
2000 - Duke Nukem: Land of the Babes - n-Space Inc.
2001 - Max Payne - Remedy Entertainment
2003 - Duke Nukem Advance - Torus Games
2003 - Duke Nukem: Manhattan Project - ARUSH Entertainment/Sunstorm Interactive
2003 - Max Payne 2: The Fall of Max Payne - Remedy Entertainment
2004 - Duke Nukem Mobile - Machine Works Northwest/Tapwave
2006 - Prey - Human Head Studios